[發明專利]用于多個副載波聯合調制OFDM發射機的靈活結構

有效

• 申請號: 200980108472.6
• 申請日: 2009-03-09
• 公開（公告）號: CN101971551A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: D·王;Y·尚
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L1/00;H04L27/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉紅;劉鵬

本申請要求于2008年3月11日提交的美國臨時申請第61/035,395號以及于2009年3月4日提交的美國臨時申請第61/157,234號的利益。

本發明一般涉及正交頻分復用(OFDM)通信系統，并且尤其涉及由這樣的系統執行的預編碼(precoding)技術。

WiMedia標準定義以正交頻分復用(OFDM)傳輸為基礎的媒體訪問控制(MAC)層和物理(PHY)層的規范。WiMedia標準能利用低的功耗以高達480Mbps的速率進行短距離多媒體文件傳送。該標準在UWB頻譜中操作于3.1GHz與10.6GHz之間的頻帶中。

圖1顯示依照WiMedia規范操作的多波段OFDM(MB-OFDM)發射機100的框圖。該發射機100包括信道編碼器110、比特交織器120、符號映射單元130以及OFDM調制器140。通常，該發射機100實施比特交織編碼調制(BICM)技術來克服UWB信道的頻率選擇性衰落。以此為目標，該信道編碼器110對輸入信息比特進行編碼，這些輸入信息比特稍后由比特交織器120在比特級上進行交織，并且隨后由符號映射單元130映射到符號。通常，該比特交織器120執行三個步驟：1)OFDM符號間交織，其中連續的比特被分發到可以在不同的子波段中發射的不同的OFDM符號；2)符號內音調交織，其中在OFDM符號的數據副載波上序列改變(permute)比特，以利用頻率分集；以及3)符號內循環移位交織，其中比特在連續的OFDM符號中被循環移位，以便在只使用一個子波段時利用更多的頻率分集。

通過由OFDM調制器140執行的逆的快速傅立葉變換(IFFT)操作，OFDM符號被生成并通過發射天線150進行發射。這些OFDM符號或在一個子波段(FFI模式)中發射，或通過跳頻在多個子波段中發射，這利用時間頻率碼(TFC)來控制。TFC指定在其中應該發射OFDM符號的一個或多個子波段。

當前的以WiMedia標準為基礎的系統的缺陷在于：WiMedia標準的最高數據速率不能滿足未來的無線多媒體應用，例如HDTV無線連接性。正在努力將數據速率增加至1Gpbs以及更高。為此，已設想將在未來的高數據速率無線系統中使用弱信道(或非信道)編碼以及更高級(階)符號星座技術。例如，如果將3/4卷積碼和16QAM調制一起使用的話，則WiMedia?PHY傳送速率能夠被增至960Mbps。但是，需要發射的OFDM符號的預編碼，以確保良好的性能。

需要預編碼技術來避免由于OFDM傳輸的特性而導致的頻率分集增益的損失。通常，預編碼技術基于將發射符號聯合調制到多個副載波上。這甚至在這些副載波之中的一些副載波處于深度衰落時也允許接收機恢復發射符號。預編碼技術的示例可以在由Z.Wang、X.Ma和G.B.Giannakis公開于2004年3月IEEE?Transactions?onCommunications第52卷第380-394頁上的“OFDM?or?single-carrierblock?transmission？”以及由Z.Wang和G.B.Giannakis公開于2001年3月20-23日Third?IEEE?Signal?Processing?Workshop?on?SignalProcessing?Advances?in?Wireless?Communications，Taoyuan，Taiwan的“Linearly?Precoded?or?Coded?OFDM?against?Wireless?Channel?Fades”中找到。

預編碼通常由預編碼器電路來執行，其中該預編碼器電路耦合到發射機的OFDM調制器140的輸入端。良好設計的復合預編碼器能夠有效地利用由多路(徑)信道提供的頻率分集。但是，實施復合預編碼器增加發射機和接收機的復雜度，因為其需要更復雜的解碼和符號映射技術。例如，將雙載波調制(DCM)用作預編碼器需要利用16QAM符號星座來替換QPSK符號星座。為了在高數據速率模式中保證完全的頻率分集(即，分集數量級2)，需求更高的星座(例如，256QAM)。

一種更有效的預編碼技術是多個副載波聯合調制(MSJM)(multiple-subcarrier-joint-modulation)預編碼。MSJM預編碼允許在利用最小的星座大小的同時將多個符號聯合調制到多個副載波上。因此，實施這樣的技術不需要設計復雜的且昂貴的預編碼器。